Półprzewodniki. Nowoczesne rozwiązania w układach scalonych - ebook

• wyczerpujące wprowadzenie do zagadnień związanych z półprzewodnikami z uwzględnieniem rekombinacji elektronów i dziur elektronowych;
• technologię produkcji komponentów półprzewodnikowych;
• złącza p-n i złącza metal-półprzewodnik;
• informacje o tranzystorach MOS, w tym o matrycach CCD i CMOS;
• tranzystory MOFSET, pamięci SRAM i DRAM oraz pamięć nieulotną flash;
• tranzystory bipolarne.

Nowoczesnej elektroniki należy uczyć się od najlepszych!

Przedmowa (11)

O autorze (13)

1. Półprzewodniki: elektrony i dziury w półprzewodnikach (15)

• 1.1. Krystaliczna struktura krzemu (16)
• 1.2. Model wiązań elektronów i dziur (18)
• 1.3. Energetyczny model pasmowy (22)
• 1.4. Półprzewodniki, izolatory i przewodniki (27)
• 1.5. Elektrony i dziury (29)
• 1.6. Gęstość stanów (32)
• 1.7. Równowaga cieplna i funkcja Fermiego (33)
• 1.8. Koncentracje elektronów i dziur (37)
• 1.9. Ogólne zagadnienia dotyczące parametrów n i p (43)
• 1.10. Koncentracje nośników w bardzo niskich i bardzo wysokich temperaturach (47)
• 1.11. Podsumowanie rozdziału (47)
• Zadania (49)
• Bibliografia (54)
• Publikacje ogólnie związane z tematyką rozdziału (55)

2. Ruch i rekombinacja elektronów i dziur (57)

• 2.1. Ruch cieplny (57)
• 2.2. Dryft (60)
• 2.3. Prąd dyfuzyjny (69)
• 2.4. Zależność pomiędzy wykresem poziomów energetycznych a napięciem i polem elektrycznym (71)
• 2.5. Zależność Einsteina pomiędzy D i ( (71)
• 2.6. Rekombinacja elektron-dziura (74)
• 2.7. Generacja termiczna (77)
• 2.8. Quasi-równowaga i poziomy quasi-Fermiego (77)
• 2.9. Podsumowanie rozdziału (79)
• Zadania (81)
• Bibliografia (84)
• Publikacje ogólnie związane z tematyką rozdziału (84)

3. Technologia produkcji komponentów półprzewodnikowych (85)

• 3.1. Wstęp do produkcji komponentów (86)
• 3.2. Utlenianie krzemu (88)
• 3.3. Litografia (89)
• 3.4. Transfer wzorów - trawienie (96)
• 3.5. Domieszkowanie półprzewodnika (99)
• 3.6. Dyfuzja domieszek (101)
• 3.7. Osadzanie cienkich warstw (105)
• 3.8. Proces tworzenia złączy pomiędzy komponentami (110)
• 3.9. Testowanie, montaż i kwalifikacja (113)
• 3.10. Podsumowanie rozdziału - przykładowy proces produkcji komponentu (114)
• Zadania (116)
• Bibliografia (120)
• Publikacje ogólnie związane z tematyką rozdziału (121)

4. Złącze p-n i złącze metal-półprzewodnik (123)

Część I. Złącze p-n (123)

• 4.1. Zagadnienia teoretyczne związane ze złączem p-n (124)
• 4.2. Model warstwy zubożonej (128)
• 4.3. Złącze p-n i polaryzacja zaporowa (133)
• 4.4. Charakterystyki pojemnościowo-napięciowe (134)
• 4.5. Przebicie złącza p-n (136)
• 4.6. Iniekcja nośników w polaryzacji przewodzenia i warunkach quasi-równowagi brzegowej (141)
• 4.7. Równanie ciągłości prądu (144)
• 4.8. Nośniki nadmiarowe w złączu p-n w polaryzacji przewodzenia (146)
• 4.9. Charakterystyki prądowo-napięciowe diody półprzewodnikowej (150)
• 4.10. Magazynowanie ładunku (154)
• 4.11. Małosygnałowy model diody (155)

Część II. Zastosowanie w komponentach optoelektronicznych (156)

• 4.12. Ogniwa fotowoltaiczne (156)
• 4.13. Diody elektroluminescencyjne i oświetlenie półprzewodnikowe (164)
• 4.14. Diody laserowe (170)
• 4.15. Fotodiody (175)

Część III. Złącze metal-półprzewodnik (176)

• 4.16. Bariera Schottky'ego (176)
• 4.17. Teoria emisji termoelektronowej (181)
• 4.18. Diody Schottky'ego (182)
• 4.19. Zastosowanie diod Schottky'ego (184)
• 4.20. Tunelowanie kwantowo-mechaniczne (186)
• 4.21. Kontakt omowy (186)
• 4.22. Podsumowanie rozdziału (190)
• Zadania (194)
• Bibliografia (204)
• Publikacje ogólnie związane z tematyką rozdziału (205)

5. Kondensator MOS (207)

• 5.1. Warunek i napięcie pasma płaskiego (208)
• 5.2. Akumulacja powierzchniowa (210)
• 5.3. Zubożenie powierzchni (212)
• 5.4. Warunek progowy i napięcie progowe (213)
• 5.5. Silna inwersja poza warunkami progowymi (216)
• 5.6. Charakterystyki pojemnościowo-napięciowe kondensatora MOS (220)
• 5.7. Ładunek tlenku - wpływ na U_fb i U_t (225)
• 5.8. Zubożenie bramki wykonanej z krzemu polikrystalicznego spowodowane wzrostem T_ox 228
• 5.9. Grubość i efekt kwantowo-mechaniczny warstw inwersji i akumulacji (230)
• 5.10. Matryca CCD i CMOS (233)
• 5.11. Podsumowanie rozdziału (240)
• Zadania (243)
• Bibliografia (252)
• Publikacje ogólnie związane z tematyką rozdziału (252)

6. Tranzystor MOS (253)

• 6.1. Tranzystory MOSFET - wprowadzenie (253)
• 6.2. Struktura komplementarna MOS (technologia CMOS) (254)
• 6.3. Ruchliwości powierzchniowe i układy FET charakteryzujące się dużą mobilnością (260)
• 6.4. Napięcie U_t, efekt podłoża i domieszkowanie tranzystora MOSFET (267)
• 6.5. Parametr Q_inw charakteryzujący tranzystory MOSFET (271)
• 6.6. Podstawowy model prądowo-napięciowy tranzystora MOSFET (272)
• 6.7. Przykładowy układ: inwerter CMOS (276)
• 6.8. Nasycenie prędkości (282)
• 6.9. Model prądowo-napięciowy tranzystora MOSFET uwzględniający nasycenie prędkości (284)
• 6.10. Pasożytnicza rezystancja źródło-dren (289)
• 6.11. Wyciąganie rezystancji szeregowej i efektywnej długości kanału (290)
• 6.12. Przerost prędkości i limit prędkości źródła (293)
• 6.13. Konduktancja wyjściowa (295)
• 6.14. Wydajność przy wysokich częstotliwościach (296)
• 6.15. Zakłócenia tranzystorów MOSFET (299)
• 6.16. SRAM, DRAM i kości pamięci nieulotnej flash (305)
• 6.17. Podsumowanie rozdziału (314)
• Zadania (318)
• Bibliografia (330)
• Publikacje ogólnie związane z tematyką rozdziału (331)

7. Tranzystory MOSFET w układach scalonych - zmiana skali, prąd upływu i inne zagadnienia (333)

• 7.1. Zmiana skali technologii - zmniejszenie kosztów produkcji, wzrost szybkości, zmniejszenie poboru prądu (334)
• 7.2. Prąd podprogowy - "wyłączony" nie oznacza "zupełnie wyłączony" (338)
• 7.3. Spadek wzmocnienia napięcia U_t - tranzystory MOSFET o krótkich kanałach charakteryzują się większym prądem upływu (342)
• 7.4. Redukcja grubości elektrycznej izolacji bramki i upływ tunelowy (347)
• 7.5. Redukcja parametru W_zub (349)
• 7.6. Płytkie złącze i tranzystory MOSFET z metalowymi źródłami i drenami (352)
• 7.7. Kompromis pomiędzy I_wł i I_wył a opracowywanie projektu pod kątem możliwości produkcji (354)
• 7.8. Tranzystory MOSFET o bardzo cienkich korpusach i wielu bramkach (357)
• 7.9. Konduktancja wyjściowa (362)
• 7.10. Symulacja procesów i komponentów (364)
• 7.11. Kompaktowy model tranzystora MOSFET używany w symulacji pracy obwodu (365)
• 7.12. Podsumowanie rozdziału (366)
• Zadania (368)
• Bibliografia (371)
• Publikacje ogólnie związane z tematyką rozdziału (372)

8. Tranzystor bipolarny (373)

• 8.1. Wprowadzenie do tranzystorów BJT (374)
• 8.2. Prąd kolektora (376)
• 8.3. Prąd bazy (380)
• 8.4. Wzmocnienie prądowe (381)
• 8.5. Modulacja szerokości bazy napięciem kolektora (386)
• 8.6. Model Ebersa-Molla (389)
• 8.7. Czas opadania i magazynowanie ładunku (392)
• 8.8. Model małosygnałowy (396)
• 8.9. Częstotliwość graniczna (399)
• 8.10. Model sterowany prądem (400)
• 8.11. Model do wielkosygnałowej symulacji pracy obwodu (404)
• 8.12. Podsumowanie rozdziału (406)
• Zadania (408)
• Bibliografia (414)
• Publikacje ogólnie związane z tematyką rozdziału (414)

Dodatek A

• Wyprowadzenie wzorów na gęstość stanów (415)

Dodatek B

• Wyprowadzenie funkcji rozkładu Fermiego-Diraca (419)

Dodatek C

• Samouzgodnienie założeń dotyczących nośników mniejszościowych (423)
• Odpowiedzi do wybranych zadań (427)

Skorowidz (433)